宇宙航行经典PPT

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《宇宙航行》课件(精品)

第一宇宙速度是航天器绕地球轨道运行的速度，大约是7.9km/s。
第二宇宙速度是航天器逃离地球引力的最小速度，大约是11.2km/s。
第三宇宙速度是航天器逃离太阳系的最小速度，大约是16.7km/s。
03 宇宙航行的技术和方法
火箭推进技术
01
02
03
化学火箭推进
利用燃料燃烧产生高速气体，通过喷管形成反作用力推动航天器。
健康问题
长期在太空中生活和工作可能对宇航员的身体健康产生影响，如骨骼和肌肉的退化、辐射暴露等。因此，需要关注宇航员的健康问题，并采取相应的预防和保护措施。
太空资源的开发和利用问题
资源利用
太空中有许多有价值的资源，如稀有金属、水和气体等。这些资源的开发和利用可能对地球上的经济和产业产生影响，需要制定合理的政策和法规来规范和管理。
核聚变火箭推进
利用核聚变反应产生大量热能，驱动工质高速喷出，产生推力。
反物质推进
利用反物质和物质的湮灭反应产生巨大能量，推动航天器飞行。
航天器的设计和制造
结构强度
航天器必须具备足够的结构强度，以承受发射、轨道和返回过程中的各种力。
热防护
航天器在进入大气层时，会受到极高的温度和压力，因此需要有效的热防护措施。
利益分配
如何公平地分配太空资源的利益是一个重要的问题。各国之间的竞争和利益冲突可能导致太空资源的过度开发和浪费，需要国际社会的合作和协商来解决。
外星生命的探索和研究问题
探索目的
外星生命的探索和研究是宇宙航行的一个重要目标。这涉及到人类对宇宙和生命的认知，以及对外星生命的尊重和保护。
伦理原则
相对论原理
相对论原理：描述了时间和空间的变化取决于观察者的参考系。

宇宙航行课件(共61张)

D. 西昌，向东发射
第5节宇宙航行
小结
1、第一宇宙速度（环绕速度）：v =7.9千米/秒
（地球卫星最大的绕行速度，地球卫星的最小发射速度）
Mm v2 mg G 2 m R R
v
GM R
或
v gR
2、第二宇宙速度（脱离速度）：v =11.2千米/秒
（卫星挣脱地球束缚变成小行星的最小发射速度）
卫星变轨原理
思考：人造卫星在低轨道上运行，要想让其在高轨道上运行，应采取什么措施？在低轨道上加速，使其沿椭圆轨道运行，当行至椭圆轨道的远点处时再次加速，即可使其沿高轨道运行。
万有引力相同
·
1、卫星在二轨道相切点
2、卫星在椭圆轨道运行
速度—内小外大（切点看轨迹）近地点---速度大，动能大远地点---速度小，动能小

不行，因为飞船加速后做离心运动会偏离原来的圆轨道而无法与空间站对接。
对接方法：
• 飞船首先在比空间站低的轨道运行，当运行到适当位置时，再加速运行到一个椭圆轨道。 • 通过控制轨道使飞船跟空间站恰好同时运行到两轨道的相切点，此时飞船适当减速，便可实现对接，如图示。
空间站
飞船
例：在太空中有两飞行器a、b，它们在绕地球的同一圆形轨道上同向运行，a在前b在后，它都配有能沿运动方向向前或向后喷气的发动机，现要想b 尽快追上a 并完成对接，b应采取的措施是（ B ） A、沿运动方向喷气 B、先沿运动方向喷气，后沿运动反方向喷气 C、沿运动反方向喷气 D、先沿运动反方向喷气，后沿运动方向喷气
练习：求近地卫星的周期
r T 2 GM 地
3
(6.37 10 ) 2 3.14 s 11 24 6.67 10 5.98 10

人教版物理高中必修二《宇宙航行》课件(共14张PPT)

7
1883年，俄国学者齐奥尔科夫斯基提出使用火箭发射宇宙飞船的设想。
8
梦想成真
9
神舟六号载人航天飞行圆满成功
10
关于地球同步卫星
对同步卫星有什么要求？
半径 r
周期T
运行速度 V
轨道面
绕行方向
11
关于卫星
所有卫星都在以地心为圆心的圆（或椭圆）轨道上
12
卫星图片
13
1
牛顿对人造地球卫星的设想抛出速度很大时，物体就不会落回地面
思考:这个速度至少多大？
2
请你推导
人造地球卫星绕地球做匀速圆周运动，它需要的向心力是由谁提供的？请你用学过的知识推出卫星在轨道上运动速度的表达式。
3
V GM r
r=R+h 近地卫星: R>>h
V=7.9km/s
4
V=7.9km/s就是物体在地面附近绕地球做匀速圆周运动的速度, 叫做第一宇宙速度。
5
在地面附近发射飞行器,发射速度等于或大于11.2km/s,它就会克服地球引力,永远离开地球。11.2km/s叫做第二宇宙速Байду номын сангаас。若7.9km/s<v<11.2km/s呢?
6
在地面附近发射物体,速度等于或大于16.7km/s,它就会挣脱太阳引力的束缚,飞到太阳系之外。16.7km/s 叫做第三宇宙速度。

物理必修二宇宙航行ppt课件

的线速度、角速度、向心加速度大小关系？
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4
变式训练 1 我国发射的“嫦娥 2 号” 探月卫星的轨道是圆形的，且贴近月球表面．已知月球的质量约为地球质量的 811，月球半径约为地球半径的14，地球上的第一宇宙速度约为 7.9 km/s，则该探月卫星绕月运行的速率约为( )
A．0.4 km/s
B．1.8 km/s
C．11 km/s
D．36 km/s 精选编辑ppt
5
• 2.第二宇宙速度：
•
11.2km/s
• 使卫星挣脱地球引力的束缚，成为绕太阳运行的人造行星的最小发射
速度，也称为脱离速度。
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• 注意：
•
1.发射速度大于
7.9km/s，而小于
11.2km/s，卫星绕地球
运动的轨迹为椭圆；
代入数值得h= 3.6107m
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12
如图6－5－2所示的圆a、b、c，其圆心均在地球自转轴线上，b、c的圆心与地心重合，圆b的平面与地球自转轴垂直．对环绕地球做匀速圆周运动的卫星而言( )
A．卫星的轨道可能为a B．卫星的轨道可能为b C．卫星的轨道可能为c D．同步卫星的轨道一定为平行于b的某一同心圆
• C．小于7.9 km/s
• D．介于7.9 km/s和16.7 km/s之间
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10
• 如图6－2所示，“嫦娥一号”卫星在椭圆轨道Ⅰ
的近地点P处(距地面600 km)，将发动机短时点
火，实施变轨，变轨后卫星进入远地点高度约为
37万km的椭圆轨道Ⅱ，直接奔向月球，则卫星在
近地点变轨后的运行速度( ) • A．小于7.9 km/s • B．大于7.9 km/s，小于11.2 km/s • C．大于11.2 km/s • D．大于11.2 km/s，小于16.7 km/s

人教版必修第二册课件宇宙航行4(共38张PPT)

16.7km/s.(×) 5.绕地球做圆周运动的人造卫星的速度可以是10 km/s.(× ) 6.无论从哪个星球上发射卫星,发射速度都要大于7.9 km/s.(× )
探究一宇宙速度问题情境已知地球的质量为m地=5.98×1024 kg,近地卫星绕地球做匀速圆周运动的轨道半径等于地球半径r=R=6.4×106 m,地球表面附近的重力加速度g取9.8 m/s2.请用两种方法推导地球的第一宇宙速度史的新纪元.
在地球的周围,有许多卫星在不同的轨道上绕地球转动,如图所示. 1970年4月24日,我国第一颗人造地球卫星—— (2)极地轨道:卫星轨道平面与赤道平面垂直,卫星通过两极上空. 阅读教材第60~61页,完成下列问题.
(名称)发射成功,开创了中国航天史的新纪元.
2.阅读教材第59~60页,完成下列问题. (1)第一宇宙速度:v= 7.9 km/s ,在地面附近发射飞行器,如果速度大于第一宇宙速度而小于11.2 km/s,它会绕地球做椭圆. 运动 . (2)第二宇宙速度:v= 11.2 km/s ,当飞行器的速度等于或者大于第二宇宙速度时,它会挣脱地球的束缚,成为绕太阳运行的人造行星. (3)第三宇宙速度:v= 16.7 km/s,使卫星挣脱太阳束缚的最小发射速度,也称为逃逸速度.
甲
乙
1.这些卫星运动的向心力都是由什么力提供的?这些卫星的
轨道平面有什么特点?
答案:卫星运动的向心力由地球对卫星的万有引力提供,所有
卫星的轨道平面都经过地心.
2.这些卫星的线速度、角速度、周期跟什么因素有关呢?
3.为什么发射速度越大,运行速度反而更小呢?这是否违反了能量守恒定律?
过程建构 1.地球人造卫星轨道特点. 人造卫星的轨道可以是椭圆轨道,也可以是圆轨道.圆轨道的圆心都在地心,椭圆轨道其中一个焦点在地心. 2.三类人造地球卫星轨道. (1)赤道轨道:卫星轨道在赤道平面,卫星始终处于赤道上方. (2)极地轨道:卫星轨道平面与赤道平面垂直,卫星通过两极上空. (3)一般轨道:卫星轨道和赤道成任一角度.

7.4宇宙航行-人教版高中物理必修第二册课件(共21张PPT)

一、牛顿的设想
牛顿曾设想, 从高山上用不同的水平速度抛出物体,速度一次比一次大,则落点一次比一次远- - - - -当速度足够大时, 物体就围绕地球旋转,成为一颗人造卫星
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7.4 宇宙航行
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课前回顾
万有引力：
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宇宙速度 1、第一宇宙速度
物体在地面附近绕地球做匀速圆
周运动的速度，叫做第一宇宙
速度。
在地球上，卫星的最小发射速度
v1 7.9km / s （小于该速度则发射不成功）
轨道：贴着地球表面（附近）转动的速度
被称为：地球的第一宇宙速度
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计算：贴着地球表面转动的那颗卫星，它的速度是多少？

7.4 宇宙航行(共22张PPT)

脱地球束缚的最小发射速度第三宇宙速度: v＝16.7km／s，是挣脱太阳
束缚的最小发射速度。 ⒉人造地球卫星 3.载入航天与太空探索
整理得 v GM
r
km/s。
vB M BrA 2 vA M ArB 9
vB
2 9
vA
2km
/
s
例2.关于第一宇宙速度，下列说法中正确的是（B ）
A.它是C 人造地球卫星绕地球飞行的最小速度 B.它是人造地球卫星在近地圆形轨道上的运行
速度 C.它是能使卫星进入近地圆形轨道的最小发射
速度 D.它是卫星在椭圆轨道上运行时近地点的速度
三、载人航天与太空探索
1957年10月4日，苏联发射第一颗人造地球卫星。
1961年4月12日苏联空军少校加加林乘坐东方一号载人飞船进入太空，实现了人类进入太空的梦想。
1969年7月20日，阿波罗11 号将人类送上了月球。
我国的航天成就
1970年4月24日我国第一颗人造卫星升空
2007年10月24日嫦娥一号月球探测器发射成功
2003年10月15日9时，我国神舟五号宇宙飞船把中国第一位航天员杨利伟送入太空。
2016年10月19日，神舟十一号完成与天宫二号空间站自动交会对接。
本课小结:
⒈宇宙速度第一宇宙速度：v＝7.9km／s 是卫星发射
的最小速度，是卫星绕地球运行的最大速度。第二宇宙速度：v＝11.2km／s，是卫星挣
m r
整理得 v GM
r
设第一宇宙速度为v1,卫星的轨道速度为
v2
v2 r1 1 v1 r2 2
v2
1 2
v1
练习1.A星球的第一宇宙速度为9km/s，已知B

宇宙航行精品PPT

四、经典力学的局限性和适用范围
⑴经典力学只适用于物体的低速运动（v <<c） ⑵经典力学不适用于微观领域中物质结构和能量不连续的现象 ⑶经典力学规律只在惯性参考系中成立 ——经典力学规律只能用于宏观、低速（与光速相
比）的情形，且只在惯性参考系中成立。
三、人造地球卫星运行的规律
表征人造卫星运行状态的物理量有三个: 环绕速度v, 转动半径R(或R+h,h为离地的高度) 转动周期T. 将各种卫星绕地球运动都近似看成匀速圆周运动，则卫星环绕速度、角速度、周期的关系满足：
Mm v 4 2 G 2 m m Rw m R 2 R R T
2
2

Mm G 2 mg R
V gR
人们把7.9km/s这个速度称作第一宇宙速度,又叫环绕速度。如果发射速度如小于第一宇宙速度,卫星将落到地面; 如果发射速度等于第一宇宙速度，卫星刚好能贴着地球表面作匀速圆周运动。所以，第一宇宙速度是发射地球卫星的最小发射速度。
二、宇宙速度
问题: 若卫星的发射速度大于7.9km/s ，会怎样呢？
24h
“全部固定” _______________
模拟
应用------对第一宇宙速度的理解
3．关于第一宇宙速度，下列说法中错误的是( D ) A．它是人造地球卫星绕地球飞行的最大速度
B．它是人造地球卫星在近地圆形轨道上的运动速度
C．它是能使卫星进入近地圆形轨道的最小发射速度 D．它是卫星在椭圆轨道上运动时近地点的速度
二、宇宙速度
1、当发射速度为7.9km/s,
物体恰好环绕地球表面做圆周运动；
2、当发射速度大于7.9km/s 时： ① 7.9km/s<V<11.2km/s,但环绕速度<7.9km/s 物体仍绕地球运行，但径迹是椭圆； ② 11.2km/s<V<16.7km/s

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C．在卫星上可以用天平称物体的质量
D．我国第一颗人造地球卫星（周期是6.84×103s）离地面
高度比地球同步卫星离地面高度小
By 涡电流
10 课堂练习（三）
3. 火星有两颗卫星，分别是火卫一和火卫二，它们的轨道近似为圆。已知火卫一的周期为7小时39分。火卫二的周期为30小时18分，则两颗卫星相比( AC ) A．火卫一距火星表面较近 B．火卫二的角速度较大 C．火卫一的运动速度较大 D．火卫二的向心加速度较大
4 宇宙速度（一）
P
7.9km/s
By 涡电流
4 宇宙速度（二）
第一宇宙速度（环绕速度）：v1 =7.9km/s （地球卫星的最小发射速度）第二宇宙速度（逃逸速度）：v2 =11.2km/s （挣脱地球束缚变成小行星的最小发射速度）第三宇宙速度（脱离速度）：v3 =16.7km/s （卫星挣脱太阳束缚的最小发射速度）
By 涡电流
11 课堂小结
1. 宇宙速度第一宇宙速度v1=7.9km/s 第三宇宙速度v3=16.7km/s 第二宇宙速度v2=11.2km/s
2.卫星的运行
M aG 2 r
M v G r
M G 3 r
r3 T 2 GM
3.地球同步卫星保持在地球赤道的地面上空、运行周期与地球的自转周
期相同的人造地球卫星。
By 涡电流
设地球的质量为M，近地绕
地球做匀速圆周运动的飞行
器的质量为m，飞行器的速
度为v，它到地心的距离为R。
第一宇宙速度
Mm v G 2 m R R Mm G 2 mg R
பைடு நூலகம்
2
GM v =7.9km/s R
v gR
三颗同步卫星作为通讯卫星，则可覆盖全球。（两级有部分盲区）
Mm 4 2 G m 2 ( R h) 2 ( R h) T
h 3.6 10 m 5.6 R
7
By 涡电流
9 思考
By 涡电流
10 课堂练习（一）
1．关于第一宇宙速度，下面说法：①它是人造卫星绕地球飞行的最小速度；②它是发射人造卫星进入近地圆轨
道的最小速度；③它是人造卫星绕地球飞行的最大速度；
Main Idea
A
C
By 涡电流
6 人造卫星（五）
据某报报道，某国发射了一颗周期为80分钟的人造地球卫星。
请你用学过的知识判断这则新闻的真伪。
人造地球卫星的最短周期：
Tmin=84.8min
By 涡电流
7 例题2
如图所示， a 、 b 、 c 是地球大气层外圆
形轨道上运行的三颗人造地球卫星，a 、b 质量相同，且小于c的质量，则（ A.b所需向心力最小） b
=F
By 涡电流
6 人造卫星（二）
已知地球质量M，半径R，卫星距地面高度h，引力常量 G .请你利用已学的知识，探究卫星绕地球的向心加速度a、
运行速度v 、角速度w、周期T与距离地面高度h之间的关系.
By 涡电流
6 人造卫星（三）
卫星的运行(圆周轨道) r=R+h v1=7.9km/s
ma
Mm G 2 r
④它是发射人造卫星进入近地圆轨道的最大速度。以上说法中正确的有（ A．①② ） B C．①④ D．③④
B．②③
By 涡电流
10 课堂练习（二）
2．对于绕地球做匀速圆周运动的人造地球卫星，下列说法正确的是（ D ）
A．人造地球卫星的实际绕行速率一定大于7.9km/s
B．从卫星上释放的物体将作平抛运动
By 涡电流
1 联想
By 涡电流
2 教学目标
了解人造卫星的有关知识。
会推导第一宇宙速度，知道第二、第三宇宙速度。
能用所学知识求解卫星基本问题。
By 涡电流
3 牛顿的设想 v
1、抛出小球要成为卫星的最小抛出速度多
大？
2、近地卫星的发射速人造卫星度，运行速度多大？
Main Idea
By 涡电流
By 涡电流
10 课堂练习（四）
4．某同学通过直播得知“神舟”六号在圆轨道上运转一圈的时间小于24小时，由此他将其与同步卫星进行比较而得出以下结论，其中正确的是（ AD ） A.“神舟”六号运行的向心加速度大于同步卫星的向心加速度
B.“神舟”六号在圆轨道上的运行速率小于同步卫星的速率
C.“神舟”六号在圆轨道上的运行角速度小于同步卫星的角速度 D.“神舟”六号运行时离地面的高度小于同步卫星的高度
By 涡电流
5 例题1
我国发射的探月卫星“嫦娥三号”的轨道半径是圆形的，且贴近月球表面。已知月球质量约为地球质量的
1/81 ，月球的半径约为地球半径的 1/4 ，地球第一宇宙
速度约为 7.9km/s ，求“嫦娥三号”探月卫星绕月球运
行的速率？
6 人造卫星（一）
规律
所有卫星都在以地心为圆
心的圆（或椭圆）轨道上万有引力提供向心力
v2 m r
M aG 2 r
v G M r
m 2 r
2
M G 3 r
3
B
Main Idea
A
r 2 mr T 2 GM T
C
By 涡电流
6 人造卫星（四）
v1=7.9km/s
1、低轨道卫星和高轨道卫星比较，运行速度、发射速度的大小
关系。
2、近地卫星所在轨道发射速度和运行速度有什么特别，周期呢？ B
By 涡电流
a
ABD
B.b、c周期相等，且大于a周期
c
C.b 、c向心加速度相等，且大于 a 的向心
加速度 D.b、c的线速度大小相等，且小于a的线速度
By 涡电流
8 地球同步卫星
同步怎么理解，怎样才能实现同步，同步卫星
的运行有什么规律？
• 周期T=24 h • 运行方向自西向东 • 轨道高度固定，定点在赤道正上方